데이터 센터의 전 세계 전력 소비량은 특히 인공지능(AI) 애플리케이션 수요 증가로 인해 이전의 예측치를 훨씬 뛰어넘는 매우 빠른 속도로 증가하고 있습니다. 이로 인해 데이터 센터는 끊임없이 증가하는 쿼리 및 연산 수요를 충족하기 위해 인프라와 처리 용량을 지속적으로 업그레이드해야 합니다.
통계에 따르면 2024년 데이터 센터는 약 415 테라와트시(TWh)의 전력을 소비했으며, 이는 전 세계 총 전력 소비량의 약 1.5%에 해당합니다. 이러한 전력 소비량은 2030년까지 매년 평균 15%씩 증가할 것으로 예상되며, 이는 다른 부문의 전력 수요 증가율보다 약 4배 빠른 속도입니다.
소형 모듈형 원자로를 사용하는 원자력 발전소는 끊임없이 증가하는 에너지 수요를 충족시키는 해결책으로 여겨지고 있습니다(사진: IAEA).
미국에서는 기술 기업들이 인공지능 경쟁을 가속화하기 위해 대규모 데이터 센터를 구축할 계획인데, 이를 위해서는 전력 수요를 충족하는 안정적인 솔루션을 찾는 동시에 환경 보호를 위해 탄소 배출을 제로로 유지하는 것이 필수적입니다.
소형 모듈형 원자로(SMR) 원자력 발전소는 여러 장점 덕분에 가장 널리 사용되는 솔루션 중 하나로 여겨집니다.
국제원자력기구(IAEA)에 따르면 현재 전 세계적으로 80개 이상의 소형 모듈형 원자로(SMR) 설계 및 개념이 개발 중이며, 대부분은 아직 초기 단계에 있고, 소수만이 가까운 미래에 실용화될 수 있을 것으로 여겨진다.
SMR이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
미국 플로리다 대학교 응용연구센터에서 근무하는 레오넬 라고스는 소형 모듈형 원자로(SMR)가 기존의 대형 원자로와 마이크로 원자로 사이의 중간 위치에 있다고 말했다.
기존 원자력 발전소, 소형 모듈형 원자로(SMR), 초소형 원자로의 규모 및 용량 비교 (이미지: IAEA)
기존의 원자력 발전소는 700MW 이상의 전력을 생산할 수 있으며, 원자로 노심의 높이가 최대 10미터에 달하는 광활한 부지에 건설됩니다. 반면, 소형 원자로는 화물 컨테이너 안에 들어갈 만큼 작으며, 10~20MW의 용량을 갖추고 축구장 크기의 부지에 건설할 수 있습니다.
소형 모듈형 원자로(SMR)는 이 두 종류의 원자로 사이에 위치하며, 노심의 직경은 약 3m, 높이는 6m에 불과하고, 전체 부지는 약 20헥타르이며, 약 300MW의 전력을 생산할 수 있습니다.
소형 모듈형 원자로(SMR)는 무거운 원자를 핵분열시켜 열을 발생시키고, 이 열을 물, 액체 금속 또는 용융염과 같은 물질을 통해 전달하여 증기를 생성하고, 이 증기가 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
소형 모듈형 원자로(SMR) 개발업체들은 또한 자연적인 물리적 원리에 따라 작동하는 수동 안전 기능을 통합하여 사람의 개입 없이 자동으로 반응을 중단시킴으로써 방사선 유출의 위험이나 심각성을 크게 줄입니다.
소형 모듈형 원자로는 기존 원자로보다 핵물질 함량이 적고 열 발생량도 적어 사고 및 방사능 누출 위험이 낮습니다.
모듈형 구성 요소를 조립할 수 있는 소형 모듈형 원자로를 사용하는 원자력 발전소 모형 (이미지: NuScale).
SMR의 장점
소형 모듈형 원자로(SMR)는 전력망이 연결되지 않은 지역, 외딴 산업 지대 또는 원자력 에너지를 이제 막 도입하기 시작한 국가에 전력을 공급하도록 설계되었습니다. 기존 원자력 발전소보다 훨씬 빠른 2~3년 만에 건설 및 가동이 가능합니다.
소형 모듈형 원자로(SMR)는 크기가 작기 때문에 공장에서 모듈 형태로 제작한 후 트럭, 기차 또는 선박으로 설치 장소까지 운송할 수 있습니다. SMR의 가장 큰 장점은 바로 이러한 소형화 덕분에 기존 원자력 발전소 건설에 적합하지 않은 지역에도 설치할 수 있다는 점입니다.
MSR의 모듈식 설계는 필요에 따라 여러 모듈을 추가하여 용량을 점진적으로 늘릴 수 있도록 합니다. 이는 초기 투자 비용을 절감하고 건설 시간을 단축하는 데에도 도움이 됩니다.
중국에서 소형 모듈형 원자로 기술을 사용하는 원자력 발전소가 건설 중이다(사진: 싱화통신).
소형 모듈형 원자로(SMR)는 기존 원자력 발전소보다 재장전 주기가 길어 일반적으로 1~2년마다 재장전하는 대신 3~7년마다 재장전합니다. 일부 SMR 설계는 재장전 없이 최대 30년까지 운전할 수 있습니다.
국제원자력기구(IAEA)에 따르면 원자력은 발전 과정에서 탄소를 배출하지 않는 청정 에너지원으로, 기후 변화 대응 노력에 중요한 역할을 합니다.
현재 30개국이 원자력 발전소를 운영하고 있으며, 20개국 이상이 증가하는 전력 수요를 충족하기 위해 원자력 에너지 사용을 검토하고 있습니다. 특히 소형 모듈형 원자로(SMR, 태양-자기 재생)는 많은 국가에서 적합한 해결책으로 평가받고 있습니다.
세계 최초의 소형 모듈형 원자로(SMR) 원자력 발전소인 아카데믹 로모노소프(러시아 추코트카 지역 소재)는 35MW 용량으로 2020년 5월 상업 운전을 시작했습니다. 현재 아르헨티나, 캐나다, 중국, 한국, 미국 등지에서 다수의 SMR 프로젝트가 건설 중이거나 인허가 단계에 있습니다.
출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/lo-phan-ung-mo-dun-nho-va-bai-toan-dien-nang-trong-ky-nguyen-ai-20251212040847937.htm
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